Alp22.ru

Промышленное строительство
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Физические ⭐️ и химические свойства металлов

Физические ⭐️ и химические свойства металлов

Таблица температуры плавления среднеплавких металлов и сплавов:

Название металлаТемпература плавления, о С
Сурьма630,63
Нептуний639
Плутоний639,4
Магний650
Алюминий660,32
Радий700
Барий727
Стронций777
Церий795
Иттербий824
Европий826
Кальций841,85
Лантан920
Празеодим935
Германий938,25
Серебро961,78
Неодим1024
Прометий1042
Актиний1050
Золото1064,18
Самарий1072
Медь1084,62
Уран1132,2
Марганец1246
Бериллий1287
Гадолиний1312
Тербий1356
Диспрозий1407
Никель1455
Гольмий1461
Кобальт1495
Иттрий1526
Эрбий1529
Железо1538
Скандий1541
Тулий1545
Палладий1554,9
Протактиний1568

Химические свойства неметаллов

Основные химические свойства неметаллов (общие для всех) – это:

— взаимодействие с металлами

2Na + Cl 2 = 2NaCl

6Li + N 2 = 2Li 3 N

— взаимодействие с другими неметаллами

3H 2 + N 2 = 2NH 3

H 2 + Br 2 = 2HBr

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5

2F 2 + O 2 = 2OF 2

C + 2Cl 2 = CCl 4

Каждый неметалл обладает специфическими химическими свойствами, характерными только для него, которые подробно рассматривают при изучении каждого неметалла в отдельности.

Пластичность:

Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними.

Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0,003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются.

Пластичность зависит и от чистоты металла. Так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы, такие, как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий, могут срастаться между собой, но на это могут уйти десятки лет.

Магнитомягкие ферриты

Таблица «Свойства магнитомягких ферритов»

 Нормируемые величины; Потеря материалом магнитных

  1. Нормируемые величины;
  2. Потеря материалом магнитных свойств в зависимости от частоты при низкой плотности магнитного потока (В < 0,1 мТл);
  3. Потери магнитных свойств при высокой плотности магнитного потока; замеряются предпочтительно при f = 25 кГц, В = 200 мТл, Θ = 100°С;
  4. Магнитная проницаемость при строго синусоидальном магнитном поле; замеряется при f<; 25 кГц, В = 320 мТл, Θ = 100°С;
  5. Температура Кюри Θс, при которой начальная магнитная проницаемость μ, снижается ниже 10% от значения при температуре 25°С;
  6. Нормируемые величины.

Строение

Вне зависимости от активности все металлы имеют общее строение. Атомы в простом металле расположены не хаотично, как в аморфных веществах, а упорядоченно – в виде кристаллической решётки. Удерживает атомы в одном положении металлическая связь.

Такой вид связи осуществляется за счёт положительно заряженных ионов, находящихся в узлах кристаллической ячейки (единицы решётки), и отрицательно заряженных свободных электронов, которые образуют так называемый электронный газ. Электроны отделились от атомов, превратив их в ионы, и стали перемещаться в решётке хаотично, скрепляя ионы вместе. Без электронов решётка бы распалась за счёт отторжения одинаково заряженных ионов.

Различают три типа кристаллической решётки. Кубическая объемно-центрированная состоит из 9 ионов и характерна хрому, железу, вольфраму. Кубическая гранецентрированная включает 14 ионов и свойственная свинцу, алюминию, серебру. Из 17 ионов состоит гексагональная плотноупакованная решётка цинка, титана, магния.

Рис. 2. Виды кристаллических решёток.Рис. 2. Виды кристаллических решёток.

Электропроводность:

Все металлы хорошо проводят электрический ток, обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля.

Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность. По этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также и натрий. В экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.

Механические свойства

Основными механическими свойствами металлов является их твердость, упругость, прочность, вязкость и пластичность.

При соприкосновении двух металлов могут образоваться микро вмятины, но более твердый металл способен сильнее противостоять ударам. Такая сопротивляемость поверхности металла ударам извне и есть его твердость.

Чем же твердость металла отличается от его прочности. Прочность, это способность металла противостоять разрушению под действием каких-либо других внешних сил.

Под упругостью металла понимается его способность возвращать первоначальную форму и размер, после того как нагрузка, вызвавшая деформацию металла устранена.

Способность металла менять форму под внешним воздействием называется пластичностью.

Читайте так же:
Люнет неподвижный 1м63 дип 300 163

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Презентация «Положение металлов в периодической системе. Металлическая связь. Металлическая решетка. Общие физические свойства металлов» класс

Презентация «Положение металлов в периодической системе. Металлическая связь. Металлическая решетка. Общие физические свойства металлов» 9 класс…

Кристаллизация металлических расплавов

Качество стальных слитков и внедрение новых режимов их отливки в значительной степени зависят от начального состояния сплава, т.е. от его свойств в жидком состоянии.

Литейными являются технологические свойства стали, непосредственно влияющие на получение отливок и слитков с заданными технологическими показателями.

Литейные свойства зависят от комплекса физических и химических свойств сплавов, проявляющихся в области жидкого состояния, при затвердевании, в жидко-твердой, твердо-жидкой областях и в твердом состоянии сплавов.

Главными литейными свойствами стали и сплавов считают следующие:

  • жидкотекучесть и заполняемость формы.
  • усадка (уменьшение объема металла при затвердевании и охлаждении).

Последние определяются физико-химическими свойствами сплавов, к которым относятся:

  • критические температуры (ликвидуса, перитектических превращений, солидуса и эвтектики, фазовых превращений при охлаждении);
  • плотность и удельный объем сплавов в жидком состоянии;
  • коэффициент объемного и линейного расширения (сжатия) в области жидкого и твердого состояний;
  • вязкость (динамическая и кинематическая) в жидком состоянии;
  • поверхностное и межфазное натяжение (в жидком и жидко-твердом состоянии на поверхности раздела с маточным раствором, металлическими и неметаллическими стенками формы, неметаллическими и газовыми включениями);
  • скрытая теплота кристаллизации, а также фазовых превращений в твердом состоянии;
  • теплоемкость в жидком состоянии и при затвердевании;
  • коэффициент теплопроводности (для сплавов в жидком состоянии в условиях покоя и различной степени развития конвективых потоков, а также при затвердевании и охлаждении).

Рассмотрим некоторые из этих свойств.

Вязкость. Во всех реальных жидкостях при перемещении одних слоев относительно других возникают силы трения. Силы трения f между соседними слоями жидкости, отнесенные к единице площади, пропорциональны градиенту скорости:

Коэффициент пропорциональности в этом случае называется динамической вязкостью и является индивидуальной характеристикой данной жидкости.

На основе квазикристаллической гипотезы строения жидкостей Я.И. Френкель получил теоретическим путем температурную зависимость вязкости:

По данным экспериментальных исследований для расплава промышленных марок стали значения динамической вязкости в интервале температур 1480-1650 о С находятся в пределах 4,5 – 6,0 мПа·с (вязкость чистого железа при перегреве 50 К выше точки плавления составляет 5,4мПа·с).

Влияние содержания легирующих элементов и раскислителей на вязкость стали изучалось многими исследователями. Например, увеличение содержания алюминия приводит к возникновению большого количества тугоплавких включений в виде глинозема и возрастанию вязкости. При этом отмечено двоякое влияние алюминия: алюминий, растворенный в стали, снижает вязкость, а глинозем, находящийся в расплаве металла в виде твердых неметаллических включений, резко ее увеличивает. Увеличение содержания никеля способствует снижению кинематической вязкости стали, а увеличение содержания хрома — ее повышению.

Изучение вязкости стали важно не столько с точки зрения изменений в жидком состоянии, сколько для определения, как эти изменения влияют на кристаллическую структуру слитка и его свойства.

Опытные данные показывают, что энергия активации вязкого течения возрастает при переходе от железа к его сплавам с углеродом. Для расплавов железо-углерод в области содержания до 0,5-0,7% С кинематическая вязкость уменьшается, затем увеличивается до содержания 2,5% С, после чего снова снижается. На вязкость расплавов железа значительно влияет содержание кислорода. Увеличение содержания кислорода с 0,003 до 0,009% приводит к резкому возрастанию вязкости. Это влияние кислорода отрицательно сказывается на формировании кристаллической структуры слитка.

Плотность. Массу единицы объема жидкости при определенной температуре называют плотностью:

Удельный объем жидкости – величина, обратная плотности:

Плотность жидкости в сотни раз больше плотности газа, поскольку средние расстояния между молекулами жидкости гораздо меньше, чем в газах. Плотность жидкости с повышением температуры, как правило, уменьшается, так как непосредственно связана со структурой вещества. При этом зависимость плотности жидкости от температуры является линейной.

В интервале температур от точки плавления до 1700 о С плотность чистого железа описывается формулой:

Из последней формулы получим следующие значения плотности жидкого железа:

Плотность расплава зависит не только от температуры, но и от его состава, и в простейшем случае определяется по правилу аддитивности.

Поверхностное натяжение. В расплавах железа наибольшей поверхностной активностью обладают кислород, сера, сурьма, селен и азот. При одновременном присутствии в железе кислорода и серы поверхностное натяжение оказывается меньшим, чем в присутствии одного из них при одной и той же концентрации. При увеличении температуры поверхностное натяжение железа и стали уменьшается. Концентрационная зависимость поверхностного натяжения четко фиксирует минимум при 0,15% С и максимум при содержании углерода около 0,35%. Значения поверхностного натяжения для разных марок стали находятся в пределах 1600-1800 МДж/м 2 .

Читайте так же:
Чем обработать металл от ржавчины

Перечисленные выше физико-химические свойства наряду с теплофизическими свойствами определяют такое важное литейное свойство стали как жидкотекучесть.

Жидкотекучестью, по определению А.А. Бочвара называется технологическая способность металлов и сплавов заполнять форму и точно воспроизводить форму отливки.

Для оценки жидкотекучести металл заливают в специальную пробницу, представляющую собой спиральный, прямолинейный или иной канал, соединенный с приемной воронкой.

В процессе заполнения формы металл проходит через все стадии от жидкого состояния до твердого. Жидкотекучесть уменьшается и исчезает вследствие наступающей кристаллизации.

Жидкотекучесть сплавов определяется видом их диаграммы состояния. Зависимость состав – жидкотекучесть показывает, что чистые металлы, сплавы эвтектической концентрации и химические соединения, кристаллизующиеся при постоянной температуре, обладают наибольшей жидкотекучестью. Сплавы, затвердевающие при наличии интервала кристаллизации, обладают относительно малой жидкотекучестью. Понижение жидкотекучести таких сплавов связано с характером кристаллизации и относительным изменением количества выделяющейся теплоты кристаллизации, а также с изменением теплопроводности.

С увеличением поверхностного натяжения жидкотекучесть уменьшается, а с понижением интенсивности движения металла — увеличивается. При турбулентном движении она значительно меньше, чем при ламинарном. Так как жидкотекучесть связана с характером движения металла, наблюдается ее связь с интенсивностью теплоотвода стали в канале.

Установлено, что при температуре заливки стали 1575-1580 о С жидкотекучесть с повышением содержания углерода до 0,46% понижается, а затем существенно увеличивается вследствие большого перегрева. Повышение жидкотекучести наблюдается при увеличении содержания кремния и марганца до 1-1,2%, после чего ее значение снижается.

В процессе охлаждения и затвердевания металла, а также при фазовых превращениях в твердом состоянии, когда происходит изменение типа и параметров кристаллической решетки, наблюдаются скачкообразные изменения размеров тела, проявляющиеся либо в сжатии, либо в расширении определенных объемов. Численную характеристику изменения размера тела при охлаждении называют коэффициентом усадки. Коэффициент усадки может выражаться в объемной или линейной величинах, а также в долях единицы или в процентах.

Различают следующие коэффициенты усадки: в жидком состоянии, при затвердевании и в твердом состоянии. Часто определяют также коэффициент линейной усадки, выражающий в процентах изменение размеров слитка в интервале от исходной температуры до температуры окружающей среды:

где l — размер полости изложницы при заливке;

l — размер слитка при температуре цеха.

В целом объемная усадка в жидком состоянии зависит от состава стали и температуры ее перегрева выше температуры ликвидус. Величина объемной усадки стали при затвердевании обусловливается величиной интервала кристаллизации, который, в частности, определяется содержанием углерода и других элементов.

Сталь А: свойства и характеристики

Стали группы А относят к конструкционным углеродистым сталям обыкновенного качества, но, чаще всего, наделенных повышенной обрабатываемостью. Свою роль здесь играют строго регламентированные механические характеристики и свойства на фоне относительной свободы в части химического состава металла. Как правило, сталь А используется для создания узлов и целых конструкций, изначально не подвергаясь ковке, штамповке и прочей горячей или термической обработке. В результате, горячекатаная сталь марки А всегда сохраняет свои изначальные свойства.

Сталь А12 и А20

Наиболее востребованным материалом данного класса считаются сплавы А12 и А20, фактически выступающие аналогами друг другу. Это конструкционные материалы повышенной обрабатываемости, отличающиеся низкой себестоимостью и высокой технологичностью. На промышленные предприятия этот сплав поступает в следующем виде (в соответствии с ГОСТ):

  • ГОСТ 1414-75 , ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006 – сортовой и фасонный прокат
  • ГОСТ 1414-75 и ГОСТ 14955-77 – серебрянка и шлифованные прутки.
  • ГОСТ 8559-75, ГОСТ 1414-75, ГОСТ 8560-78 – калиброванные прутки

Механические и физические свойства стали А12

Твердость данного сплава составляет HB 10 -1 = 160 МПа. Материал является флокеночувствительным, поэтому требует строго соблюдения технологии выплавки. При этом он не склонен к отпускной хрупкости и не используется в составе сварных конструкций. С основными механическими и физическими свойствами стали А12 можно ознакомиться здесь:
Механические и физические свойства стали А12
Механические и физические свойства стали А12

Химический состав сплава

Цифра 12 в обозначении марки традиционно указывает на среднее процентное содержание углерода, выраженное в сотых долях процента. По химическому составу сталь А12 представляет собой следующий набор элементов:

  • С – 0,08-0,16%
  • Mn – 0,7-1,1%
  • Si – 0,15-0,35%
  • P – 0,08-0,15%
  • S – 0,08-0,2%
  • Cu – не более 0,25%

Применение сталей марки А

Применение сталей марки А

Сталь А12 (А20) находит широкое применение в создании промышленного оборудования: из неё отливают втулки, валики и оси, делают шестерни и зубчатые колеса. В целом, этот материал отлично подходит для изготовления небольших болтов, винтов и прочих мелких деталей – сложной формы, малонагруженных, предназначенных для обработки посредством станков-автоматов. Довольно важной характеристикой сплава можно считать его соответствие повышенным требованиям по точности размеров получаемых деталей и качеству их поверхностей. Другими словами, данная сталь является материалом повышенной обрабатываемости резанием.

Читайте так же:
Бесщеточный шуруповерт деволт 18 вольт

Влияние хим. элементов на свойства стали.

#ПРОЕКТЫORNAMITA Почему люди ходят в рестораны? Ведь вкусно поесть можно и дома - считают многие, особенно сейчас. Но дело не только в еде, а в атмосфере! Большинство из нас хочет сменить обстановку вокруг, провести время с друзьями и родными и хотя бы на несколько часов перенестись в новый мир с новым интерьером. Делимся с вами нашим очередным реализованным проектом: отделкой стен и потолка нашей сталью #AquaSteel в баре-ресторане Bay Beach Bar @baybeashbar в Италии. Адрес ресторана: via Dimiziana, 405, Mondragone

Углерод — находится в стали обычно в виде химического соединения Fe3C, называемого цементитом. С увеличением содержания углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость ухудшается, ухудшается и свариваемость.

Кремний — если он содержится в стали в небольшом количестве, особого влияния на ее свойства не оказывает.(Полезная примесь; вводят в качестве активного раскислителя и остается в стали в кол-ве 0,4%)

Марганец — как и кремний, содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства также не оказывает. (Полезная примесь; вводят в сталь для раскисления и остается в ней в кол-ве 0,3-0,8%. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы.

Сера — является вредной примесью. Она находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает стали хрупкость при высоких температурах, например при ковке, — свойство, которое называется красноломкостью. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. В углеродистой стали допускается серы не более 0,06-0,07%. ( От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды MnS).

Фосфор — также является вредной примесью. Снижает вязкость при пониженных температурах, то есть вызывает хладноломкость. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.

ЛЕГИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА СТАЛИ

Хром (Х) — наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.

Никель (Н) — сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель – дорогой металл, его стараются заменить более дешевым.

Вольфрам (В) — образует в стали очень твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.

Ванадий (Ф) — повышает твердость и прочность, измельчает зерно. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем, он дорог и дефицитен.

Кремний (С)- в количестве свыше 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, при этом вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличивается электросопротивление и магнитопроницаемость. Кремний увеличивает также упругость, кислостойкость, окалиностойкость.

Марганец (Г) — при содержании свыше 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.

Кобальт (К) — повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.

Молибден (М) — увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах.

Титан (Т) — повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.

Ниобий (Б) — улучшает кислостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

Алюминий (Ю) — повышает жаростойкость и окалиностойкость.

Медь (Д) — увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.

Церий — повышает прочность и особенно пластичность.

Цирконий (Ц) — оказывает особое влияние на величину и рост зерна в стали, измельчает зерно и позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью.

Лантан, цезий, неодим — уменьшают пористость, способствуют уменьшению содержания серы в стали, улучшают качество поверхности, измельчают зерно.

Легированная сталь с особыми физическими и химическими свойствами

К группе сталей с особыми физическими и химическими свойствами относятся: магнитные и немагнитные, обладающие высоким электрическим сопротивлением, особыми тепловыми свойствами, нержавеющие жаропрочные и окалиностойкие. В такой стали особенно нуждается авиационная промышленность, электротехническая, турбинная, химическая промышленность, ракетная техника и др.

Магнитные сплавы и стали. Эти сплавы и стали широко применяются для изготовления постоянных магнитов, сердечников трансформаторов, электроизмерительных приборов, электромагнитов. Магнитная сталь делится на две группы, резко отличающаяся по магнитным свойствам: магнитотвердые и магнитомягкие.

Магнитотвердые сплавы и стали применяются для изготовления постоянных магнитов. Сталь для постоянных магнитов обозначается буквой Е. Она содержит высокий процент хрома или кобальта. Согласно ГОСТ 6862, установлены следующие марки этой стали: ЕХ, ЕХ3, Е7136, ЕХ9К15М.

Читайте так же:
Краскопульт электрический в леруа мерлен цена

Магнитомягкие сплавы и стали должны обладать очень высокой магнитопроницаемостью. Их этих сталей и сплавов делают сердечники трансформаторов, электроизмерительных приборов, электромагнитов. Обозначается электромагнитная сталь буквой Э. Марки её: Э1, Э2, Э3, Э4, Э1АА. Она содержит высокий процент кремния. Эта сталь идет для изготовления магнитопроводов, роторов, статоров.

Электротехническую тонколистовую сталь разделяют:

  • по структурному состоянию и виду прокатки на классы:
    • 1 — горячекатаная изотропная;
    • 2 — холоднокатаная изотропная;
    • 3 — холоднокатаная анизотропная с ребровой текстурой;
    • 0 — до 0,4 %;
    • 1 — св. 0,4 до 0,8 %;
    • 2 — св. 0,8 до 1,8 %;
    • 3 — св. 1,8 до 2,8 %;
    • 4 — св. 2,8 до 3,8 %;
    • 5 — св. 3,8 до 4,8 %, химический состав стали не нормируется;
    • 0 — удельные потери при магнитной индукции 1,7 Тл и частоте 50 Гц (P1,7/50);
    • 1 — удельные потери при магнитной индукции 1,5 Тл и частоте 50 Гц (P1,5/50);
    • 2 — удельные потери при магнитной индукции 1,0 Тл и частоте 400 Гц (P1,0/400);
    • 6 — магнитная индукция в слабых магнитных полях при напряженности поля 0,4 А/м (В 0, 4);
    • 7 — магнитная индукция в средних магнитных полях при напряженности поля 10 А/м (В10).

    Стали и сплавы с высоким омическим сопротивлением. Они получили широкое применение для изготовления реостатов, элементов нагревательных приборов, промышленных и лабораторных печей. Согласно ГОСТ 9232, установлены следующие марки сталей: Х13Ю4, ОХ23ЮБ, ОХ23ЮБА, ОХ25Ю7А. Содержание углерода в этих сталях 0,05-0,15%.
    Сплавы с высоким омическим сопротивлением состоят из хрома и никеля; их марки Х15Н60, Х20Н80, Х20Н80Т3.

    Немагнитные стали и сплавы. Наибольшее применение имеет сталь марки Н25 (Ni 22-25%), и марки 55Н9Г9, содержащая 9% Ni и 8-10% Mn. Немагнитная сталь применяется в приборах, где ферромагнитные материалы могут повлиять на точность показаний.

    Сталь с особыми тепловыми свойствами. Во многих точных приборах в тех случаях, когда требуется совершенно определенный коэффициент теплового расширения или это расширение должно быть практически незначительным, применяется сталь с очень низким коэффициентом расширения. Такой сталью является инвар – сталь, содержащая 36% Ni, ее марка Н36. Инвар применяется в оптических и геодезических приборах, где требуется сохранение размеров при нагреве от 0 до 100°C. Сплав железа с 42% Ni называется платинитом (Н42). Он заменяет платину, коэффициент расширения которой очень мал и равен коэффициенту линейного расширения стекла. Элинвар Х8Н36 применяется для часовых пружин, камертонов и физических приборов.

    Стали и сплавы с особыми химическими свойствами. К этой группе сталей относятся высоколегированные коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Согласно ГОСТ 5632, в зависимости от основных свойств стали и сплавы подразделяются на три группы:

    • I — коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии (атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой), межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др.;
    • II — жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 550 °С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии;
    • III — жаропрочные стали и сплавы, способные работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной стойкостью.

    Коррозионностойкая сталь является высокохромистой сталью: она легирована также никелем, титаном и другими примесями.

    Высокохромистые стали коррозионностойки в менее агрессивных средах (например, атмосфера, растворы солей, слабые кислоты). Марки этой стали: 1Х13Н3, 1Х17Н2, 1Х11МФ и др.

    Хромоникелевые нержавеющие стали легированы титаном, молибденом, ниобием и другими примесями. Она имеет очень высокую коррозионную стойкость в любой среде, включая кислоты: концентрированную серную и азотную. Она также относится к высокохромистой с большим содержанием никеля. Важнейшие марки этой стали: 0Х18Н11, 0Х18Н12Т, 00Х18Н10, Х15Н9Ю, Х17Н13М2Т и др.

    В марках сталей, имеющих впереди нуль, содержание углерода не превышает 0,08%, а в марках сталей, имеющих впереди два нуля, содержание углерода не превышает 0,04%.

    Области применения нержавеющей стали в промышленности

    20Х13, 08Х13, 12Х13, 25Х13Н2Для деталей с повышенной пластичностью, подвергающихся ударным нагрузкам; деталей, работающих в слабоагрессивных средах.
    30Х13, 40Х13, 08Х18Т1Для деталей с повышенной твердостью; режущий, измерительный, хирургический инструмент, клапанные пластины компрессоров и др. (у стали 08Х18Т1 лучше штампуемость).
    06ХН28МТДля сварных конструкций, работающих в средне агрессивных средах (горячая фосфорная кислота, серная кислота до 10% и др.).
    14X17H2Для различных деталей химической и авиационной промышленности Обладает высокими технологическими свойствами.
    95Х18Для деталей высокой твердости, работающих в условиях износа.
    08X17TРекомендуется в качестве заменителя стали 12Х18Н10Т для конструкций, не подвергающихся ударным воздействиям при температуре эксплуатации не ниже -20°С.
    15X25T, 15Х28Аналогично стали 08X17T, но для деталей, работающих в более агрессивных средах при температурах от -20 до 400°С (15Х28 — для спаев со стеклом).
    20Х13Н4Г9, 10Х14АГ15, 10Х14Г14НЗЗаменитель сталей 12X18H9, 17Х18Н9 для сварных конструкций.
    09Х15Н8Ю, 07X16H6Для высокопрочных изделий, упругих элементов; сталь 09Х15Н8Ю — для уксуснокислых и солевых сред.
    08X17H5M3Для деталей, работающих в сернокислых средах.
    20X17H2Для высокопрочных тяжелонагруженных деталей, работающих на истирание и удар в слабоагрессивных средах.
    10Х14Г14Н4ТЗаменитель стали 12Х18Н10Т для деталей, работающих в слабоагрессивных средах, а также при температурах до 196°С.
    12Х17Г9АН4, 15Х17АГ14, 03Х16Н15МЗБ, 03X16H15M3Для деталей, работающих в атмосферных условиях (заменитель сталей 12X18H9,12Х18Н10Т) Для сварных конструкций, работающих в кипящей фосфорной, серной, 10%-ной уксусной кислоте.
    15Х18Н12С4ТЮДля сварных изделий, работающих в воздушной и агрессивной средах, в концентрированной азотной кислоте.
    08X10H20T2Немагнитная сталь для деталей, работающих в морской воде.
    04X18H10, 03X18H11, 03X18H12, 08X18H10, 12X18H9, 12X18H12T, 08X18H12T, 06X18H11Для деталей, работающих в азотной кислоте при повышенных температурах.
    12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 06ХН28МДТ, 03ХН28МДТДля сварных конструкций в разных отраслях промышленности. Для сварных конструкций, работающих при температуре до 80°С в серной кислоте различных концентраций (не рекомендуются 55%-я уксусная и фосфорная кислоты).
    09Х16Н4БДля высокопрочных штампосварных конструкций и деталей, работающих в контакте с агрессивными средами.
    07Х21Г7АН5Для сварных конструкций, работающих при температурах до -253°С и в средах средней агрессивности.
    03Х21Н21М4ГБДля сварных конструкций, работающих в горячей фосфорной кислоте, серной кислоте низких концентраций при температуре не выше 80°С, азотной кислоте при температуре до 95°С.
    ХН65МВДля сварных конструкций, работающих при высоких температурах в серно- и солянокислых растворах, в уксусной кислоте.
    Н70МФДля сварных конструкций, работающих при высоких температурах в соляной, серной, фосфорной кислотах и других средах восстановительного характера.

    Современная прогрессивная техника, связанная с работой деталей и механизмов в условиях действия высоких температур, газов и больших нагрузок, базируется на применении жаропрочной и окалиностойкой стали и сплавов. Обычная углеродистая сталь при нагреве до 400-500°С, кроме того, что химически разрушается, еще и теряет прочность.

    Окалиностойкостью называется способность металла сопротивляться окислению при действии высоких температур и небольших нагрузок.

    Жаропрочностью называется способность металла сохранять прочность и не окисляться под действием высоких температур при повышенных нагрузках.

    Жаропрочность и окалиностойкость связаны между собой. Жаропрочная сталь должна быть обязательно окалиностойкой. Камеры сгорания, чехлы к термопарам делают из окалиностойкой стали, а лопатки газовых и паровых турбин, детали реактивных двигателей – из жаропрочных сталей и сплавов.

    Важнейшие легирующие примеси в окалиностойкой стали – алюминий, кремний, хром. При содержании 10-13% хрома сталь окалиностойка до 750°С, при 15-17% хрома окалиностойкость увеличивается до 800-900°С, а при 25% хрома – до 1000°С.

    Кроме сталей широко применяются сплавы, обладающие наряду с высокой окалиностойкостью еще и высоким электросопротивлением. Эти сплавы получили широкое распространение в электротехнике, так как основой их является не никель, а железо, и поэтому они очень экономичны. Важнейшие из этих сплавов – фехраль и хромаль. Фехраль имеет следующий состав: 0,12% С, 4-5% Cr, ,4-5% Al, остальное – Fe. Хромаль содержит 26% Cr, 5% Al, остальное – Fe.

    Стали 15Х11МФ, 13Х14Н3В2ФР, 09Х16Н15М3Б и другие применяют для изготовления пароперегревательных устройств, лопаток паровых турбин, трубопроводов высокого давления. Для изделий, работающих при более высоких температурах, используются стали 15Х5М, 16Х11Н2В2МФ, 12Х18Н12Т, 37Х12Н8Г8МБФ и др.

    Жаростойкие стали способны сопротивляться окислению и окалинообразованию при температурах 1150 — 1250 °С. Для изготовления паровых котлов, теплообменников, термических печей, аппаратуры, работающей при высоких температурах в агрессивных средах используются стали марок 12Х13, 08Х18Н10Т, 15Х25Т, 10Х23Н18, 08Х20Н14C2, 1Х12МВСФБР, 06Х16Н15М2Г2ТФР-ИД, 12Х12М1БФР-Ш.

    Теплоустойчивые стали предназначены для изготовления деталей, работающих в нагруженном состоянии при температуре 600°С в течение длительного времени. К ним относятся: 12Х1МФ, 20Х3МВФ, 15Х5ВФ, 12Х2МФСР.

    Хладостойкие стали должны сохранять свои свойства при температурах минус 40 — минус 80°С. Наибольшее применение имеют стали: 20Х2Н4ВА, 12ХН3А, 15ХМ, 38Х2МЮА, 30ХГСН2А, 40ХН2МА и др.

    голоса
    Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector